Nathan A. Maren和Hui Duan等人在《Horticulture Research》2022年第9卷（文章号：uhac047）发表了一篇题为“Genotype-independent plant transformation”的学术综述文章。这篇文章由来自North Carolina State University、USDA-ARS等机构的多位研究学者合作完成，文章发表于2022年3月14日，详细综述了无基因型限制性植物转化研究领域的最新进展。全文涉及植物转化相关的理论、机制、关键实验基因以及这些研究在实际应用中的潜力。
文章的研究领域集中在植物转化与再生，这是植物基因工程和基因编辑有效应用于作物性状改良过程中的重要突破口。长期以来，传统植物转化手段高度依赖于物种和基因型，给植物再生和基因编辑技术的推广造成了巨大障碍。传统的激素诱导方法（如通过体胚发生或器官发生进行再生）效率低、步骤繁琐且依赖经验。这种基因型依赖性严重影响了基因工程在作物转化中的应用效果。
过去40年的研究揭示了植物胚胎发生和器官发生的分子机制，文章旨在详细讨论在基因调控研究中发现的关键发育与生长调控基因（growth and developmental regulatory genes），以及这些基因如何显著提升植物再生效率、缩短处理时间，并实现先前难以转化基因型的再生。这些基因的利用为多种植物（包括一些经济作物）开发无基因型限制的转化策略提供了新的可能性。
植物细胞的全能性（totipotency）是植物再生的理论基础，即植物体细胞或分生组织细胞再生成完整植物体的能力。在传统的植物转化技术中，常通过农杆菌（Agrobacterium）介导法或基因枪（biolistics）把目的基因导入再生能力强的细胞。然而，受光照、pH、培养基组成、生长激素（主要为生长素和细胞分裂素调控的细胞分裂与分化）等外因干扰，基因型依赖性对整体成功率造成限制。文章列举了许多研究表明，这些外在因素对胚性愈伤组织（callus）形成的调控作用，以及其内在细胞异质性（组织中大多数是再生无能细胞）严重影响了植物再生效率。
近年来，基因在植物转化中的作用受到了广泛关注。例如，WUSCHEL (WUS)基因是最早发现的重要分生组织调控基因，它通过调节干细胞位点（stem cell niche）的维持，在胚胎发育和器官发生中起重要作用。WUS与其负调节因子CLAVATA (CLV)之间的相互作用构成了植物分生组织的负反馈回路。研究发现，外源过表达WUS或其相关WOX家族基因可诱导愈伤组织形成显著增加，但往往导致转基因植株表现异常。
类似地，BABY BOOM (BBM)和LEAFY COTYLEDON1/2 (LEC1/2)等转录因子通过调控生长激素信号通路，增强植物再生能力。这些基因的过表达也往往因副作用（如畸形叶片、短缩根茎）需进一步优化表达条件。
为减少再生调控基因过表达导致异常表型产生，文章探讨了多种策略，包括诱导型表达（例如：激素诱导型、热激诱导型系统）、组织特异性表达（利用弱启动子如nos驱动WUS轻量级表达）、时间受控去除目的基因（Cre-LoxP重组系统）等。其中，“Morphogenic Regulators”调控因子的加入被证实大幅提升了单子叶作物如玉米、高粱、甘蔗的遗传转化效率。例如，通过Zea mays中的ZmWUS2和ZmBBM的协同表达，可将玉米传统难转化基因型的效率从不足2%提升至超过50%。类似的实验也广泛应用于水稻和其他基因型顽固的作物中。
除了传统再生转化体系，文章总结了一种无需组织培养的策略。例如，通过瞬时农杆菌介导的ZmWUS2和IPT基因表达，在烟草、番茄和葡萄等植物中直接诱导器官发生。这种方法实现了植物快速再生，避免了繁琐的愈伤组织诱导过程，并且展现了较强的多样适用性。
文章还讨论了多种再生促进因子及其在植物再生不同阶段的具体功能，包括伤害信号（如细胞壁寡聚半乳糖酸触发的钙信号）、表观遗传修饰、关键代谢调控基因（如CYCD 3）等。这些因子联合调控致使植物获得分生组织身份或器官分化。
该综述从多个方面全面分析了无基因型限制性植物转化技术的基础理论及其实践潜力。文章指出，未来在农业生产中引入这些新技术可降低作物转化过程中基因型依赖性，为重要经济作物（包括特种作物如甘薯、番茄与观赏植物）的遗传转化创造可能。这有助于克服传统再生策略的瓶颈限制，从而推动基因编辑与转基因新技术在实际育种中的广泛应用。
此外，文章强调未来需进一步筛选其他潜在再生调控基因，优化复杂的基因调控网络以实现更高效更精准的植物转化体系，并探索更多种植业中广泛适用的无基因依赖性植物转化技术。研究者还提及无需DNA插入即具去规属性的蛋白质或RNA转导方式，是研究的有力补充。